Estimation de la biodisponibilité des métaux et métalloïdes dans les milieux aquatiques : Evaluation des approches par échantillonnage passif et par modélisation // Estimation of the bioavailability of metals and metalloids in aquatic environments: Evalua

Depuis plusieurs décennies, de très nombreux travaux scientifiques s'accordent à dire que les mesures d'éléments dissous sont insuffisantes pour prédire de façon fiable un risque toxique pour les organismes aquatiques ou pour les usages humains de l'eau. Différentes approches sont pratiquées pour évaluer la fraction active biologiquement d'un métal/métalloïdes. Elles se basent principalement sur des mesures expérimentales (à l'aide d'outils chimiques ou biologiques) ou sur de la modélisation à partir de constantes d'équilibre thermodynamiques (Modèle du Ligand Biotique).

L'objectif de la thèse est de comparer les approches analytiques expérimentales et de modélisation permettant d'évaluer les fractions des métaux/métalloïdes biologiquement actives et de les confronter aux réponses biologiques. La réponse biologique à l'exposition aux métaux/métalloïdes sera basée sur l'étude de biofilms naturels. Ces communautés de micro-organismes, vivant sur les substrats submergés, sont des acteurs clés dans les écosystèmes des rivières car souvent à la base de la chaine alimentaire des cours d'eau.

Le travail sera réalisé avec des métaux et métalloïdes étudiés de longue date, de manière à pouvoir bénéficier d'une bibliographie disponible plus ou moins abondante (Cu, Pb, Zn, As). Il conviendra aussi de commencer à documenter d'autres éléments, notamment ceux rassemblés sous le terme d'éléments critiques (W, Au).
L'étude sera réalisée dans un premier temps en laboratoire afin de maîtriser les différents outils, de définir un protocole standard de comparaison et d'identifier, en conditions contrôlées, les principaux paramètres pouvant influencer le comportement de chaque outil. Ils seront ensuite déployés sur différents milieux aquatiques à composition variable afin définir en conditions réelles les limites et avantages de chaque approche pour l'évaluation du risque environnemental des métaux.
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For several decades, numerous scientific studies have agreed that measurements of dissolved elements are insufficient to reliably predict a toxic risk for aquatic organisms or for human uses of water. Different approaches are used to evaluate the biologically active fraction of metals/metalloids. They are mainly based on experimental measurements (using chemical or biological tools) or on modeling based on thermodynamic equilibrium constants (Biotic Ligand Model).

The objective of the thesis is to compare experimental and modeling analytical approaches to evaluate the biologically active fractions of metals/metalloids and to compare them with biological responses. The biological response to exposure to metals/metalloids will be based on the study of natural biofilms. These communities of microorganisms, living on submerged substrates, are key organisms in river ecosystems because they are often at the base of the river food chain.

The work will be carried out with metals and metalloids that have been studied for a long time, so as to benefit from a more or less abundant available bibliography (Cu, Pb, Zn, As). It will also be appropriate to start documenting other elements, in particular those grouped under the term critical elements (W, Au).
The study will initially be carried out in the laboratory in order to master the different tools, to define a standard comparison protocol and to identify, under controlled conditions, the main parameters that can influence the behavior of each tool. They will then be deployed on different aquatic systems with variable composition in order to define in real conditions the limits and advantages of each approach for the assessment of the environmental risk of metals.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Financement d'une collectivité locale ou territoriale

Université de Limoges

653 Sciences et Ingénierie

Le candidat devra posséder de solides connaissances en chimie des solutions et un fort intérêt pour la chimie analytique. Des connaissances en écotoxicologie et sur la qualité des milieux aquatiques sont un plus.
The candidate must have solid knowledge in solution chemistry and a strong interest in analytical chemistry. Knowledge of ecotoxicology and the quality of aquatic environments is a plus.